CN113488716A - 一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法及装置，该方法下步骤：1)实时检测储能电站的电池架上各电池单体温度、电压和电流数据；2)判断是否达到热失控温度，若是则喷射惰性气体和液氮进行降温和稀释，若否，则进入步骤3)；3)判断是否高于正常工作温度，若是则开启液冷系统进行降温，若否，则进入步骤4)；4)判断当前电池状态无过热异常状态，并返回步骤1)进行电池单体运行数据的实时检测。与现有技术相比，本发明可对储能电站电池架上过热电池进行冷却，对热失控电池单体进行及时降温灭火处理，减少人员伤亡和财产损失，具有控制灵敏、降温灭火效果好、安全性高等特点。

Description

一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法及装置
技术领域
本发明涉及储能电站电池安全运行领域，尤其是涉及一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法及装置。
背景技术
在全球变暖、臭氧空洞、资源消耗的背景下，发展新型可再生能源已成为可持续发展的必然选择，在风电光电成本逐渐降低、技术日趋成熟的今天，为避免风力机、光伏发电设备连接电网带来的输电损失，建设储能电站用于电力存储、错峰使用已成为必然趋势。
但现在的储能电站中锂离子电池密集布置在过热、大电流或环境控制失策等状况下存在着巨大的安全隐患，因此，对储能电站的设计检测、降温、灭火尤为重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，包括以下步骤：
1)实时检测储能电站的电池架上各电池单体温度、电压和电流数据；
2)判断是否达到热失控温度，若是则喷射惰性气体和液氮进行降温和稀释，若否，则进入步骤3)；
3)判断是否高于正常工作温度，若是则开启液冷系统进行降温，若否，则进入步骤4)；
4)判断当前电池状态无过热异常状态，并返回步骤1)进行电池单体运行数据的实时检测。
所述的步骤1)中，对各电池单体的温度进行实时检测，用以判断是否有电池出现过热温度状态，对各电池单体的电压和电流进行实时检测，用以判断是否有电池出现异常工作状态。
所述的异常工作状态包括内短路。
所述的步骤2)中，判断是否达到热失控温度具体为：
当实时检测到的电池单体温度数据超过数据库中同类型电池单体的热失控触发温度时，则判定为达到热失控温度。
所述的惰性气体为氦气、氖气或氩气。
所述的液氮根据其潜热高的特性，在遇高温电池或火焰烟气时，进行汽化吸热降温抑制火势恶化，同时汽化所产生雾汽与所喷射惰性气体稀释可燃烟气，防止热失控蔓延。
所述的步骤3)中，判断是否高于正常工作温度具体为：
当实时检测到的电池单体温度超过数据库中同类型电池单体适宜工作温度范围，则判定为高于正常工作温度。
一种降温灭火装置，该装置包括设置在储能电站的电池架上方的喷淋系统喷头以及设置在电池架底部的水冷系统液冷板。
所述的电池架设有多个，并且通过堆垛的方式叠放，每个电池架内均等间距并排设有多个电池单体，每个电池单体底部均与电池架底部的液冷板接触。
所述的喷淋系统喷头设置在最顶部的电池架上方吗，且设有多个喷淋方向，用以覆盖电池架所在范围。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.经检测、充分比较、判断，可对各电池单体安全、工作状态进行及时判断、处理；
2.所做判断为基于当前储能电池类型与数据库对应电池数据，更为精确，避免误判造成的工作延误、人员伤亡或财产损失。
3.在单体处于过热环境或大倍率电流工作状态，温度过高时，开启液冷系统为电池降温，使其温度控制在合适的温度范围，提升电池工作性能、延长电池单体使用寿命。
4.即时降温有利于改善电池组温度一致性，充分发挥电池组储能潜力。
5.灭火效果好，管路中所喷射液氮具有较高的潜热，遇高温电池或火焰烟气汽化吸热降温抑制火势恶化，同时汽化所产生雾汽与所喷射惰性气体稀释可燃烟气，防止热失控蔓延。
附图说明
图1为采用本发明进行检测、判断、处理的方法流程图。
图2为本发明实施例中储能电站示意图。
图3为本发明实施例中储能电站电池架单元示意图。
图4为本发明实施例中储能电池底部液冷板示意图。
图中标记说明：
1、喷淋系统喷头，2、电池架，3、储能电池，4、液冷板。
具体实施方式
为使本专业领域技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细阐述。
实施例
如图1所示，本发明提供一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，包括以下步骤：
步骤S1、实时检测储能电站的电池架上各电池单体温度、电压和电流数据；
步骤S2、判断是否达到热失控温度，若是则喷射惰性气体、液氮进行降温、稀释，否则进入步骤S3；
步骤S3、判断是否高于正常工作温度，若是则开启液冷系统进行降温，否则进入步骤S4；
步骤S4、继续当前状态进行电池单体运行数据的实时检测。
步骤S1中，即时检测储能电站电池架上各电池单体温度以获悉是否有电池存在过热温度状态；即时检测储能电站电池架上各电池单体电流和电压以判断是否存在内短路等异常工作状态。
步骤S2中，判断过程为基于当前电池架上电池类型与数据库中同类型电池单体热失控触发温度进行对比，若超过热失控触发温度，则判定为热失控。
从喷头中喷射处的液氮，由于其具有较高的潜热，在遇到高温电池单体或火焰烟气汽化时进行吸热降温，抑制火势恶化，同时汽化所产生雾汽与喷射出的惰性气体稀释可燃烟气，防止热失控蔓延。
步骤S3中，判断过程为基于当前电池架上电池类型与数据库中同类型电池单体适宜工作温度范围进行对比，若电池单体的温度超出适宜工作温度范围，则判断为异常工作温度。
步骤S3中，在单体处于过热环境或大倍率电流工作状态导致温度过高时，开启液冷系统为电池降温，使其温度控制在合适的温度范围，提升电池工作性能、延长电池单体使用寿命；同时改善电池组温度一致性，有利于充分发挥电池组储能潜力。
步骤S4中，经两重判断后无过热异常状态才能继续当前状态，确保各电池单体处于正常、安全的工作状态。
需作出解释的是，本发明所选用液氮具有较高的潜热，可在热失控过热起火时降温吸走大量热量，所选用惰性气体不包括具有放射性的氡气(Rn)，以工业常用氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)为主。
由上述技术方案可知，本发明经两重检测和判断方法，同降温灭火装置保持储能电站电池安全及储能潜力，对储能电站电池架上过热电池进行冷却，对热失控电池单体进行及时降温灭火处理，减少人员伤亡和财产损失，具有控制灵敏、降温灭火效果好、安全性高等特点。
以上所述仅为本发明的具体实施方法而已，并不能限制本发明，凡是在本发明的精神与原则之内，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)实时检测储能电站的电池架上各电池单体温度、电压和电流数据；
2)判断是否达到热失控温度，若是则喷射惰性气体和液氮进行降温和稀释，若否，则进入步骤3)；
3)判断是否高于正常工作温度，若是则开启液冷系统进行降温，若否，则进入步骤4)；
4)判断当前电池状态无过热异常状态，并返回步骤1)进行电池单体运行数据的实时检测。
2.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的步骤1)中，对各电池单体的温度进行实时检测，用以判断是否有电池出现过热温度状态，对各电池单体的电压和电流进行实时检测，用以判断是否有电池出现异常工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的异常工作状态包括内短路。
4.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的步骤2)中，判断是否达到热失控温度具体为：
当实时检测到的电池单体温度数据超过数据库中同类型电池单体的热失控触发温度时，则判定为达到热失控温度。
5.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的惰性气体为氦气、氖气或氩气。
6.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的液氮根据其潜热高的特性，在遇高温电池或火焰烟气时，进行汽化吸热降温抑制火势恶化，同时汽化所产生雾汽与所喷射惰性气体稀释可燃烟气，防止热失控蔓延。
7.根据权利要求1所述的一种储能电站锂离子电池的降温灭火方法，其特征在于，所述的步骤3)中，判断是否高于正常工作温度具体为：
当实时检测到的电池单体温度超过数据库中同类型电池单体适宜工作温度范围，则判定为高于正常工作温度。
8.一种实现如权利要求1所述降温灭火方法的降温灭火装置，其特征在于，该装置包括设置在储能电站的电池架(2)上方的喷淋系统喷头(1)以及设置在电池架底部的水冷系统液冷板(4)。
9.根据权利要求8所述的降温灭火装置，其特征在于，所述的电池架(2)设有多个，并且通过堆垛的方式叠放，每个电池架(2)内均等间距并排设有多个电池单体，每个电池单体底部均与电池架(2)底部的液冷板(4)接触。
10.根据权利要求9所述的降温灭火装置，其特征在于，所述的喷淋系统喷头(1)设置在最顶部的电池架(2)上方，且设有多个喷淋方向，用以覆盖电池架(2)所在范围。
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